Кремникон и суперкремникон - передающие трубки,

фоточувствительная мишень в которых сформирована из сверхминиатюрных фотодиодов на основе кремния.

Рис. 3.26. Видикон

В суперкремниконах осуществляется также электронное усиление сигнала за счет переноса изображения, что позволяет достичь чувствительности ~10-4 Лк.

3.12. Электронно-оптические преобразователи

Электронно-оптические преобразователи предназначены для преобразования спектрального состава излучения, усиления яркости изображения и регистрации быстро проходящих процессов. Принцип действия простейшего однокамерного ЭОП может быть понят из рис. 3.27.

Изображение объекта, проецируемое на фотокатод, трансформируется в электронное, которое с помощью фокусирующей ЭОП переносится на люминесцентный экран. Возможности преобразования спектрального

диапазона излучения определяется спектральной чувствительностью фотокатода и охватывают инфракрасный, ультрафиолетовый и рентгеновский участки спектра. Однокаскадный ЭОП позволяет усилить яркость изображения в десятки-сотни раз. Для получения коэффициентов усиления на уровне 103 - 105 применяют многокаскадные ЭОП с промежуточным усилением, а также усилением за счет встраивания в прибор вторичного электронного умножителя.

68

Рис. 3.27. Схема однокамерного электронно-оптического преобразователя

Контрольные вопросы

1.В чем заключается аналогия между световой и электронной оптикой.

2.Сформулируйте основные различия между световой и электронной оптикой.

3.В чем различие воздействия электрического и магнитного полей на движение электронов.

4.Определите условия фокусирующего и рассеивающего действия диафрагмы.

5.Чем отличается одиночная линза от иммерсионной.

6.Перечислите функции модулятора в катодной линзе.

7.Почему иммерсионные и одиночные линзы обладают только фокусирующим действием.

8.Назовите особенности фокусировки электронного луча в длинной магнитной линзе.

9.Почему длинная магнитная линза не фокусирует поток электронов, движущийся параллельно ее оси.

10.Назовите особенности фокусировки электронов в короткой магнитной линзе.

11.Сформулируйте достоинства и недостатки электростатических и магнитных линз.

12.Назовите основные виды искажения изображения в электронных линзах.

13.Рассмотрите основные принципы построения электронно-оптических систем.

14.Назовите общие требования к электронно-оптическим системам.

15.Почему в электронно-лучевых приборах не применяются однолинзовые электронно-оптические системы.

16.Чем определяется размер пятна на экране ЭЛТ.

17.От каких факторов зависит чувствительность отклоняющих систем, каковы пути ее повышения.

69

18.Дайте сравнительную характеристику электростатических и магнитных отклоняющих систем.

19.Рассмотрите схему и принцип работы осциллографической ЭЛТ.

20.В чем смысл послеускорения в осциллографических ЭЛТ.

21.Рассмотрите принцип действия и особенности кинескопов различных типов.

22.Проанализируйте устройство и принцип действия различных типов запоминающих, передающих ЭЛТ и электронно-оптических преобразователей.

ЗАДАЧИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ НА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЯХ И ПРИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

1.Электрон с начальной энергией движется в равномерном электрическом

поле. На каком расстоянии от катода скорость электрона будет равна 5.108 см/с? Между катодом и анодом приложено 100 В и расположены они на расстоянии 10 см.

2.Решить задачу 1 для цилиндрической системы электродов при отношении r2/r1=10.

3.Рассчитать отклонение электронного пучка в поле пластин длиной 3 см, расположенных на расстоянии 1 см друг от друга, если электронный поток ускорен напряжением 1000 В. Напряжение между пластинами 20 В, расстояние от пластин до экрана 30 см.

4.Через виток радиусом 3 см протекает ток 1 А. Рассчитать магнитное поле на расстоянии 1 смот плоскости витка. Найти расстояние, на котором поле убывает до 0,1 от исходной величины.

5.Электронный пучок вводится в длинный соленоид под малым углом к оси. Через соленоид протекает ток 2 А. Рассчитать магнитное поле и число витков в соленоиде, если электроны фокусируются на расстоянии 25 см от места ввода и ускорены напряжением 625 В.

6.Электронно-оптическая система состоит из катода, ускоряющей сетки под потенциалом 50 В. Расстояние сетка – диафрагма 1 см. Рассчитать, на каком расстоянии необходимо разместить анод, чтобы на нем фокусировался электронный поток.

7.Электроны фокусируются тонкой магнитной линзой на расстоянии от нее 20 см. Индукция магнитного поля в центре катушки составляет 10-3 Тл, средний радиус катушки 2 см, электроны ускорены напряжением 20 В. Рассчитать число витков в катушке.

8.Электрон с нулевой начальной скоростью движется в поле плоского конденсатора, напряжение на пластинах которого 600 В, а расстояние между ними 0,6 см. Через какое время электрон достигает положительно заряженной пластины?

70

9.В электронно-лучевой трубке используются параллельные отклоняющие пластины длиной 2 см, расстояние между ними 0,5 см. Пластины горизонтального отклонения удалены от экрана на 49 см, а вертикального - на 52 см. Какова чувствительность систем горизонтального и вертикального отклонений, если ускоряющее напряжение составляет

1000 В.

10.Пучок электронов вводится в длинный соленоид, имеющий 1000 витков на 1 м длины. Электроны ускорены потенциалом 1000 В. Определить, каково должно быть магнитное поле в обмотке соленоида, чтобы электроны, вводимые под небольшим углом к оси, фокусировались на расстоянии 20 см от места их ввода.

11.Электрон движется в поле плоского конденсатора, напряжение на пластинах которого составляет 500 В, а расстояние 0,5 см. Какова должна быть величина магнитного поля, приложенного параллельно пластинам, чтобы электрон не достигал положительно заряженной пластины?

12.Пучок электронов, ускоренных напряжением 400 В, отклоняют, пропуская между плоскопараллельными пластинами длиной 15 мм, отстоящими друг от друга на 8 мм и имеющими разность потенциалов 200 В. Вычислить отклонение луча, если мишень расположена на расстоянии 120 мм от края пластин.

13.Сколько оборотов делает электрон за 1 с в магнитном поле индукцией 10-

2 Тл?

14.Два электрона начинают свое движение из состояния покоя. Какой электрон прошел большую разность потенциалов и во сколько раз, если первый набрал скорость 6000 км/с, а второй 12000 км/с.

15.Определить разность потенциалов, пройденную электроном, набравшим скорость 18000 км/с при начальной скорости, равной нулю.

16.Электрон, обладающий начальной скоростью 2000 км/с, проходит в ускоряющем электрическом поле разность потенциалов 50 В. Определить его кинетическую энергию.

17.Электрон, прошедший в ускоряющем электрическом поле разность потенциалов 625 В, влетает в поперечное магнитное поле и начинает двигаться по окружности радиусом 1 см. Определить напряженность магнитного поля.

18.Определить минимальную скорость, которую должен иметь электрон, чтобы преодолеть тормозящее поле, созданное разностью потенциалов –3 В.

19.Определить индукцию магнитного поля, в котором на электрон, движущийся со скоростью 107 м/с под углом 45о к силовым линиям, действует сила 10-12 Н.

20.Начальная скорость электрона, входящего в однородное электрическое поле, составляет 7,2.106 м/с. Какую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы его энергия удвоилась.

71

21.Определить расстояние, на котором электрон с начальной скоростью 3.106 м/с в электрическом поле 400 В/м утроит свою энергию.

22.К двум параллельным пластинам, расположенным на расстоянии 10 мм,

приложена разность потенциалов 100 В. Электрон испускается отрицательной пластиной с начальной скоростью 107 м/с. Вычислить: 1)

Скорость электрона в момент соударения с положительной пластиной и его энергию; 2) Время пролета электрона между пластинами.

23.Определить напряженность электрического поля, в котором электрон с нулевой начальной скоростью набирает скорость 4800 км/с на расстоянии

0,4 см.

24.Начальная скорость электрона 1,5.106 м/с. Какую разность потенциалов должен пройти электрон в электрическом поле до полной остановки?

25.Какова скорость электрона, движущегося в магнитном поле по окружности радиусом 10-3 м и испытывающего действие силы 9,1.10-14 Н?

26.Какова индукция магнитного поля, в котором электрон с начальной скоростью 6.106 м/с движется по окружности радиусом 1 см?

27.Период обращения электрона по окружности 1,18.10-8 с. Определить индукцию магнитного поля.

28.Отклоняющая система представляет собой две пластины длиной 20 мм на расстоянии друг от друга 5 мм. Расстояние от центра пластин до экрана 0,25 м, ускоряющее напряжение 2 кВ. Рассчитать чувствительность электростатического отклонения. При какой частоте переменного напряжения на пластинах чувствительность к отклонению равна нулю?

29.Какую разность потенциалов должен пройти в электрическом поле электрон, чтобы, попав затем в поперечное магнитное поле с индукцией 0,006 Тл, описать окружность радиусом 0,5 см?

30.Две параллельные пластины длиной 50 мм расположены горизонтально на расстоянии 5 мм друг от друга. Из середины зазора между пластинами в горизонтальном направлении вылетает электрон с энергией 250 эВ. Вычислить разность потенциалов между пластинами, если траектория электрона лишь касается края положительно заряженной пластины.

72